【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，尤其涉及一種避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法。
技術(shù)介紹
1、風(fēng)電的大規(guī)模接入給電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析帶來了新的挑戰(zhàn)。一方面，風(fēng)電系統(tǒng)是一類強(qiáng)非線性系統(tǒng)，分析難度大；另一方面，風(fēng)電極易受到安裝環(huán)境的影響，導(dǎo)致其注入系統(tǒng)的功率具有很強(qiáng)的隨機(jī)性。這種注入功率的變化被視為隨機(jī)擾動(dòng)，可能會(huì)造成電力系統(tǒng)失穩(wěn)或大規(guī)模停電等故障。邊界危機(jī)是一種由系統(tǒng)極限環(huán)和系統(tǒng)吸引域碰撞引起的非線性現(xiàn)象，這將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生混沌振蕩，使得系統(tǒng)提前失去穩(wěn)定性。特別地，當(dāng)考慮隨機(jī)擾動(dòng)的影響時(shí)，系統(tǒng)通過邊界危機(jī)失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增加。
2、目前常用的分析方法包括特征值分析法、阻抗分析法、復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法等，這一類線性分析方法忽略了系統(tǒng)的強(qiáng)非線性，因此無法分析邊界危機(jī)這種非線性現(xiàn)象，且分析結(jié)果的準(zhǔn)確性會(huì)受到影響。而采用時(shí)域仿真法這種非線性方法存在求解時(shí)間長(zhǎng)、無法研究振蕩機(jī)理等缺點(diǎn)，通常作為輔助工具來驗(yàn)證其他方法得到的結(jié)果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有分析方法不能應(yīng)對(duì)隨機(jī)擾動(dòng)和邊界危機(jī)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響問題，本專利技術(shù)提出一種避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，基于分岔和混沌理論，準(zhǔn)確刻畫出風(fēng)電系統(tǒng)在邊界危機(jī)和隨機(jī)擾動(dòng)下的穩(wěn)定區(qū)域，進(jìn)一步降低風(fēng)電系統(tǒng)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，以解決上述問題。
2、本申請(qǐng)公開了一種避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，包括以下步驟：
3、s1、系統(tǒng)模型構(gòu)建，建立風(fēng)電系統(tǒng)中元件的數(shù)學(xué)模型和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臄?shù)學(xué)模型
4、s2、隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)模型構(gòu)建，建立描述風(fēng)電注入功率變化的隨機(jī)擾動(dòng)模型，并引入擾動(dòng)系數(shù)以模擬不同大小的隨機(jī)擾動(dòng)；
5、s3、模型修正，根據(jù)s1的非線性動(dòng)力學(xué)模型和s2的隨機(jī)擾動(dòng)模型，建立包含隨機(jī)擾動(dòng)的風(fēng)電系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型；
6、s4、非線性動(dòng)力學(xué)分析，利用非線性動(dòng)力學(xué)分析軟件matlab/matcont，對(duì)s3獲得的包含隨機(jī)擾動(dòng)的風(fēng)電系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行非線性分岔分析，并分別將擾動(dòng)系數(shù)設(shè)置為0、10%、20%，得到的單參數(shù)分岔圖分別用f1、f2、f3表示；
7、s5、邊界危機(jī)影響分析，分析邊界危機(jī)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響；
8、s6、第一系統(tǒng)穩(wěn)定域r1劃分，基于s4得到的單參數(shù)分岔圖f1，找到風(fēng)電系統(tǒng)的邊界危機(jī)點(diǎn)，以邊界危機(jī)點(diǎn)為穩(wěn)定域邊界劃分出第一系統(tǒng)穩(wěn)定域r1；
9、s7、隨機(jī)擾動(dòng)對(duì)第一系統(tǒng)穩(wěn)定域r1的影響分析，分析隨機(jī)擾動(dòng)對(duì)第一系統(tǒng)穩(wěn)定域r1的影響；
10、s8、不同隨機(jī)擾動(dòng)下第二系統(tǒng)穩(wěn)定域r2劃分，基于s7的分析和s4得到的單參數(shù)分岔圖f2、單參數(shù)分岔圖f3，繪制出第二系統(tǒng)穩(wěn)定域r2。
11、優(yōu)選的，所述s1中的非線性動(dòng)力學(xué)模型為：
12、
13、其中，為狀態(tài)變量向量，如節(jié)點(diǎn)電壓、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等，為代數(shù)變量向量，如同步發(fā)電機(jī)電壓、功率等，為參數(shù)變量向量，如負(fù)荷無功功率、風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的有功功率等，為微分方程組，代表系統(tǒng)狀態(tài)方程的維列向量，為代數(shù)方程組，代表系統(tǒng)代數(shù)方程的維列向量。
14、優(yōu)選的，所述s2包括以下步驟：
15、將隨機(jī)擾動(dòng)建模為：
16、
17、其中，為方程的漂移，為方程的擴(kuò)張向量，為白噪聲過程，為隨機(jī)擾動(dòng)，為隨機(jī)擾動(dòng)的漂移分量，為隨機(jī)擾動(dòng)的擴(kuò)散分量。
18、然后考慮到隨機(jī)擾動(dòng)會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生隨機(jī)現(xiàn)象，且這種隨機(jī)現(xiàn)象和系統(tǒng)自身變量、參數(shù)有關(guān)，于是進(jìn)一步將隨機(jī)擾動(dòng)建模為：
19、
20、考慮由風(fēng)電注入功率變化引起的隨機(jī)擾動(dòng)過程，并引入擾動(dòng)系數(shù)來表示不同大小的隨機(jī)擾動(dòng)：
21、
22、其中，為風(fēng)電輸入功率變化引起的隨機(jī)擾動(dòng)的擾動(dòng)系數(shù)，為風(fēng)電注入功率，為風(fēng)電注入功率初始值，為風(fēng)電注入功率變化量，為預(yù)先設(shè)定的風(fēng)電注入功率平均值，為由風(fēng)電注入功率變化引起的隨機(jī)擾動(dòng)過程中的方程漂移量，為由風(fēng)電注入功率變化引起的隨機(jī)擾動(dòng)過程中的擴(kuò)散張量，為由風(fēng)電注入功率變化引起的隨機(jī)擾動(dòng)過程中的白噪聲，為時(shí)間。
23、優(yōu)選的，所述包含隨機(jī)擾動(dòng)的風(fēng)電系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型表達(dá)式為：
24、
25、其中，為包含隨機(jī)擾動(dòng)的系統(tǒng)微分方程，為包含隨機(jī)擾動(dòng)的系統(tǒng)代數(shù)方程。
26、優(yōu)選的，通過以下公式分析邊界危機(jī)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響：
27、
28、其中，為不穩(wěn)定極限環(huán)的不穩(wěn)定流形，為不穩(wěn)定平衡點(diǎn)的不穩(wěn)定流形，為混沌吸引子的穩(wěn)定流形，為邊界危機(jī)臨界參數(shù)值，為亞臨界hopf分岔的臨界參數(shù)值，為系統(tǒng)的參數(shù)。
29、優(yōu)選的，所述r1在參數(shù)空間表示為：
30、
31、其中，表示代數(shù)方程組對(duì)代數(shù)變量向量的雅可比矩陣，為特征值，為參數(shù)空間。
32、優(yōu)選的，所述s7包括以下步驟：
33、基于s3獲得的包含隨機(jī)擾動(dòng)的風(fēng)電系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型，可以得到：
34、
35、
36、其中，其中，表示時(shí)刻的擾動(dòng)系數(shù)。
37、系統(tǒng)的演化過程由同一組方程決定，隨機(jī)擾動(dòng)的影響取決于它的初始值，所以當(dāng)擾動(dòng)系數(shù)取不同的值時(shí)，系統(tǒng)的流形應(yīng)該保持基本一致；
38、隨機(jī)擾動(dòng)通過改變邊界危機(jī)的臨界參數(shù)值進(jìn)一步影響第一系統(tǒng)穩(wěn)定域r1：
39、
40、其中，為隨機(jī)擾動(dòng)下的系統(tǒng)邊界危機(jī)臨界值。
41、優(yōu)選的，所述r2在參數(shù)空間表示為：
42、
43、其中，為隨機(jī)擾動(dòng)下的系統(tǒng)參數(shù)，為擾動(dòng)系數(shù)的取值。
44、本專利技術(shù)的有益效果：
45、（1）本專利技術(shù)基于非線性分析方法探究了邊界危機(jī)和外部隨機(jī)擾動(dòng)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域的影響，劃分了在不同大小隨機(jī)擾動(dòng)下的系統(tǒng)穩(wěn)定域，在所劃分的穩(wěn)定域內(nèi)，系統(tǒng)不僅能夠在隨機(jī)擾動(dòng)的影響下保持穩(wěn)定，而且能避免通過邊界危機(jī)失去穩(wěn)定性。
46、（2）本專利技術(shù)能夠提供在不同大小隨機(jī)擾動(dòng)下的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域，給運(yùn)維人員調(diào)整系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)提供指導(dǎo)。
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1.一種避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，所述S1中的非線性動(dòng)力學(xué)模型為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，所述S2包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，所述包含隨機(jī)擾動(dòng)的風(fēng)電系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型表達(dá)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，所述邊界危機(jī)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響可以由下列公式反映：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，所述R1在參數(shù)空間表示為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，所述S7包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，所述R2在參數(shù)空間
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，所述s1中的非線性動(dòng)力學(xué)模型為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，所述s2包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的避免隨機(jī)擾動(dòng)下邊界危機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)穩(wěn)定域劃分方法，其特征在于，所述包含隨機(jī)擾動(dòng)的風(fēng)電系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型表達(dá)式為：
5.根...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬曉陽，楊順，梁錦文，趙茂勝，趙陽俊，吳玉菲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：四川大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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